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Laquelle des réponses suivantes explique le mieux le rôle des liaisons hydrogène dans la structure des protéines ? (A) Des liaisons hydrogène se forment entre les acides aminés pour les maintenir dans une chaîne polypeptidique. (B) Des liaisons hydrogène se forment au sein des acides aminés pour relier le groupe carboxyle au groupe amino. (C) Des liaisons hydrogène se forment entre les acides aminés et les molécules d’eau pour contribuer à la structure quaternaire de la protéine. Ou (D) des liaisons hydrogène se forment entre les acides aminés pour maintenir la protéine dans sa forme de structure secondaire, par exemple, une hélice 𝛼.
Cette question porte sur le rôle de la liaison hydrogène dans la structure des protéines. Afin de répondre correctement à cette question, examinons les liaisons contenues dans les acides aminés et impliquées dans la structure des protéines.
Les acides aminés sont les blocs de construction élémentaires des chaînes polypeptidiques qui composent les protéines. Les protéines sont composées d’une combinaison de 20 acides aminés différents. Ils ont tous la même structure de base, avec un atome de carbone central lié par covalence à un groupe carboxyle d’un côté et à un groupe amino de l’autre. Les 20 types d’acides aminés diffèrent par leurs différents groupes latéraux, appelés groupes R, qui ont des propriétés différentes.
Les chaînes polypeptidiques sont formées lorsque plusieurs acides aminés s’assemblent par des liaisons peptidiques. Ces liaisons connectent les groupes carboxyle COOH, et amino, NH2, des acides aminés individuels. La séquence des acides aminés le long d’une chaîne de polypeptide correspond à la structure principale. Cela signifie que nous pouvons maintenant exclure les options (A) et (B), car elles ne comportent pas de liaisons hydrogène.
La structure secondaire des protéines fait référence aux formes d’hélice 𝛼 et de feuillet 𝛽 qu’une chaîne polypeptidique peut former. Ces structures sont maintenues ensemble par des liaisons hydrogène. Les liaisons hydrogène se forment entre le groupe carbonyle d’un acide aminé et le groupe amino d’un autre. Les liaisons hydrogène sont le seul type de liaison qui maintient ces structures ensemble, elles sont donc essentielles pour la structure secondaire. Cela indique que l’option (D) est correcte.
Pour en être sûrs, terminons en regardant les structures tertiaires et quaternaires. La structure tertiaire d’une protéine décrit les arrangements tridimensionnels des hélices 𝛼 et des feuillets 𝛽. Elle repose sur l’interaction des groupes R entre les différents acides aminés, et également avec le milieu environnant.
Plusieurs types de liaison existent dans cette structure, notamment les liaisons disulfure, ionique et hydrogène, ainsi que les interactions hydrophobes et hydrophiles. Les interactions hydrophobes - hydro- signifie eau, et phobe signifie craindre - décrivent les groupes R non polaires se regroupant à l’intérieur de la protéine, du fait qu’ils repoussent les molécules d’eau,. Les groupes R polaires et hydrophiles - -phile signifie attirer – sont alors placés à l’extérieur pour interagir avec les molécules d’eau environnantes, formant des liaisons hydrogène.
Même si ces liaisons hydrogène entre les acides aminés hydrophiles et les molécules d’eau contribuent à la forme de la protéine, la forme finale est également contrôlée par les autres liaisons ainsi que par les interactions hydrophobes. De nombreuses protéines ne sont constituées que d’une chaîne polypeptidique et leur structure s’arrête au niveau tertiaire. Cependant, certaines protéines sont constituées de deux chaînes ou plus reliées ensemble. Et cela forme la structure quaternaire. En général, cette structure est maintenue par les mêmes liaisons et interactions que la structure tertiaire.
Maintenant que nous avons discuté de la formation des protéines, allant de la structure primaire à la structure quaternaire, nous sommes en mesure de répondre correctement à notre question.
Notre question demande : « lequel des énoncés suivants explique le mieux le rôle des liaisons hydrogène dans la structure des protéines ? » Bien que des liaisons hydrogènes se forment entre les acides aminés hydrophiles et leurs molécules d’eau environnantes, la structure globale de la protéine est également contrôlée par les autres liaisons et interactions. L’impact des liaisons hydrogène est donc relativement faible. Dans la structure secondaire, la forme des hélices 𝛼 et des feuillets 𝛽 repose totalement sur les liaisons hydrogène. Par conséquent, la bonne réponse à notre question est le choix de réponse (D).
L’affirmation qui explique le mieux le rôle des liaisons hydrogène dans la structure de la protéine est « des liaisons hydrogène se forment entre les acides aminés pour maintenir la protéine dans sa forme de structure secondaire, par exemple, une hélice 𝛼 ».